巨型海葵的触须揭示了新的遗传见解

尽管皮克斯的“海底总动员”中描绘了漫长而危险的旅程，但在现实生活中，小丑鱼(和其他种类的海葵鱼)却深深地依附在它们的水下家园。作为年轻的幼虫，海葵鱼会选择一种巨大的海葵——刺胞动物门中的触手生物——来定居，并在那里度过余生。

海葵鱼一直是广泛科学研究的主题，但对它们所依赖的宿主知之甚少。现在，由冲绳科学技术研究所(OIST)的科学家领导的一项研究揭示了有关巨型海葵进化历史的新细节，并在未来有助于更深入地了解海葵鱼与其宿主之间的相互作用.该研究作为封面故事发表在8月版的《动物科学》上。

“海葵鱼和巨型海葵构成了珊瑚礁上最具标志性的相互伙伴关系之一，”OIST海洋生态进化部负责人文森特·劳德教授说。“鱼受到海葵触手的保护，不会刺痛它们。作为回报，鱼可以保护海葵免受捕食者的侵害，并促进海葵的新陈代谢。”

“但是，”他继续说，“还有很多问题需要回答。我们仍然不知道防止海葵鱼被蜇伤的确切分子机制，也不知道为什么只有某些种类的巨型海葵可以充当宿主对于每种海葵鱼。有关海葵的更多分子信息是必不可少的。

在这项研究中，研究人员从七种不同种类的巨型海葵个体身上切下触手，这些海葵是在冲绳发现的六种不同种类的海葵鱼的宿主。

然后，科学家们使用RNA-seq(一种比基因组测序更便宜、更容易的技术)来揭示海葵触须中产生的所有不同RNA分子。研究人员确定了数千个海葵基因，并使用一组所有刺胞动物共有的基因来构建进化树。与以前的树相比，这棵树第一次能够确定不同种类的海葵在进化上是如何相互关联的。

进化树证实，巨型海葵分为类——Entacmaea、Heteractis和Stichodactyla。这棵树也证实了先前的研究，发现目前归类于Heteractis的巨型海葵Heteractiagnifica实际上与Stichodactyla海葵的关系更为密切。

“H.magnifica的外观非常具有误导性。长触手看起来像在其他Heteractis海葵上看到的触手，而不是在Stichodactyla中看到的地毯状触手，”博士RioKashimoto说。MarineEco-Evo-Devo单元的学生和该研究的第一作者。“在物种鉴定方面，外观确实存在局限性，这就是我们需要分子数据的原因。”

研究人员还专注于与线细胞相关的基因——在刺胞动物中发现的刺细胞——以及了解海葵鱼和巨型海葵如何相互作用的难题的关键部分。

Kashimoto解释说：“了解与线细胞功能有关的基因以及海葵物种的毒性是了解是什么使巨型海葵成为特定海葵鱼的合适宿主的关键部分。”

该研究小组通过使用其他刺胞动物物种中已知的线细胞基因和蛋白质作为参考，确定了大约200个潜在的线细胞基因。当他们仅使用这些基因构建进化树时，它显示出与研究人员先前构建的系统发育树相同的分支结构，这意味着这些潜在的线细胞基因与同一组中的基因最相似。这包括H.magnifica，它具有与其真正的进化群Stichodactyla更密切相关的线细胞基因。

科学家们还发现，所有巨型海葵物种中与线细胞相关的潜在基因数量相似。这表明毒性差异更可能是少数基因变化或基因表达强度变化的结果。

展望未来，研究小组计划研究不同巨型海葵物种之间的表达水平变化，以及已经或没有成为海葵鱼宿主的同一物种之间的变化。

研究人员还有一个正在进行的项目，对巨型海葵的完整基因组进行测序。

“获得有关全基因组的信息将使我们能够更好地了解这些巨型海葵毒性的潜在机制，从而了解它们与海葵鱼的关系，”OIST海洋基因组学部门的资深作者和前任科学家康斯坦丁·哈尔图林说。